Gdy myślimy o indywidualnych cechach fizycznych człowieka, bierzemy pod uwagę przede wszystkim twarz. Ułożenie ust, kształt nosa, kolor oczu i odległość między nimi pozwalają nam odróżnić jedną osobę od innych. Odcisk palca czy kod DNA również są niepowtarzalnymi cechami, co wykorzystują m.in. kryminolodzy. A w jaki sposób w szereg powyższych przykładów wpisuje się ludzki mózg? Czy nasze mózgi różnią się znacząco?
POLECAMY
Już od dziesięcioleci naukowcy poszukują takich wzorców ich funkcjonowania, które byłyby wspólne dla wszystkich ludzi. Okazuje się jednak, że nie jest to takie proste – aktywność neuronalna różni się u poszczególnych osób, nawet jeśli wykonują identyczne zadania. Dlaczego tak się dzieje? Może określone obszary mózgowe u każdego człowieka są połączone w inny sposób i w efekcie inaczej współpracują?
Sieci w głowie
Stosując wyszukane metody matematyczne, naukowcom udało się opisać mózg jako sieć powiązanych ze sobą węzłów.
Badacze pod kierunkiem Xilin Shen z Yale University przeanalizowali skany fMRI 79 zdrowych osób i obliczyli, w jakim stopniu aktywność leżących obok siebie wokseli (najmniejszych elementów obrazu zarejestrowanego podczas skanowania aktywności mózgu) jest zsynchronizowana. Te najbardziej ze sobą związane pogrupowano w węzły. Z kolei Emily Finn pogrupowała węzły, których aktywność jest silnie powiązana. W ten sposób wyodrębniła osiem częściowych sieci neuronalnych. Obejmują one przede wszystkim sieci odpowiedzialne za zadania sensoryczne, motoryczne lub poznawcze: (1) sieć przyśrodkowo-czołowa, (2) sieć czołowo-ciemieniowa, (3) sieć stanu podstawowego, (4) sieć w obszarach podkorowych i w móżdżku, (5) sieć motoryczna, (6) sieć pierwszorzędowej kory wzrokowej, (7) sieć drugorzędowej kory wzrokowej, (8) sieć asocjacyjnej kory wzrokowej.
Mózgowe duety
Dokładnie takie pytania postawił sobie zespół Emily Finn z Yale University i dr Xilin Shen z Yale School of Medicine w USA. W badaniu, którego wyniki zostały opublikowane w 2015 roku w „Nature Neuroscience”, naukowcy posłużyli się danymi uzyskanymi w ramach Human Connectome Project (Projekt Ludzkiego Konektomu, HCP, patrz aplikacja „Neuroglobus”, s. 78), którego celem jest stworzenie mapy sieci połączeń mózgowych. Naukowcy szczegółowo przeanalizowali skany mózgów 126 osób, wykonane za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) podczas kilku badań w ciągu dwóch dni. Dwukrotnie uczestnicy nie otrzymali żadnego konkretnego zadania – mieli po prostu pozwolić swym myślom płynąć w dowolnym kierunku. Taki typ badania nazywamy pomiarem aktywności spoczynkowej mózgu. Natomiast w trakcie czterech innych pomiarów badani wykonywali zadania językowe, trenowali pamięć roboczą, oceniali mimikę twarzy innych osób albo poruszali palcami stóp. Do oceny skanów naukowcy wykorzystali „mapę mózgu”, która opisuje go w sposób matematyczny jako sieć i dzieli na blisko 270 obszarów nazywanych węzłami (patrz aplikacja „Sieci w głowie”). Analizując połączenia między nimi, opracowali indywidualne „profile” mózgowe uczestników, tj. mapy połączeń między poszczególnymi „węzłami”. Dla każdego badanego naukowcy stworzyli sześć takich profili – po jednym dla każdego pomiaru.
Profile te nie odzwierciedlają jednak połączeń anatomicznych między obszarami...
Pozostałe 80% artykułu dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.
